Цитомегаловирус разглядели в атомарном масштабе

Цитомегаловирус (HCMV) — ДНК-содержащий патоген из семейства герпесвирусов (Herpesviridae). Как и остальные представители группы, он может сравнительно легко распространяться в хозяйском организме и долгое время сохранять латентность, что обусловливает чрезвычайно высокую представленность HCMV в некоторых популяциях — более 90 процентов. Наиболее опасным цитомегаловирус считается для пациентов с ослабленным иммунитетом, в частности после трансплантации или заражения вирусом иммунодефицита (ВИЧ). Другой отличительной особенностью агента выступает рекордно крупный размер генома — 235 килобаз, что в полтора раза больше, чем у вируса простого герпеса, и вдвое больше, чем у вируса оспы.

Примечательно, что цитомегаловирус при этом сопоставим с вирусом простого герпеса по диаметру капсида (оболочки) — около 1300 ангстрем, — который, как предполагалось, обладает схожей структурой. В то же время аномально крупный геном HCMV должен быть упакован гораздо плотнее (при давлении примерно в 20 атмосфер) и дополнительно стабилизироваться. Обеспечивать это, согласно прошлым работам, может рекомбинантный белок pp150. Однако уточнить это и визуализировать возбудителя в высоком пространственном разрешении до сих пор не удавалось: из-за размера капсид и, как следствие, молекулярных комплексов герпесвирусы мало устойчивы к воздействию традиционных техник микроскопии.

Чтобы восполнить пробел, американские ученые использовали криоэлектронную микроскопию. Для предотвращения слипания (агрегации) молекулярных структур HCMV и частичного растворения его капсида авторы обработали вирус детергентом (поверхностно-активным веществом, которое уменьшает поверхностное натяжение) непосредственно перед заморозкой. Затем с помощью микроскопа и специально разработанных техник подсчета электронов они получили порядка 39 600 изображений вируса с разрешением 3,9 ангстрема, на основе которых построили трехмерную модель. Это позволило детализировать архитектуру патогена и подробно описать взаимодействие четырех составляющих его оболочку белков.

Анализ подтвердил, что pp150 играет важную (но вспомогательную) роль в поддержании пространственной целостности HCMV. Так, он отвечает за дополнительное укрепление пограничных областей оболочки, тогда как гетеротримеры Tri1, Tri2A и Tri2B стабилизируют основной капсидный белок (MCP). По словам авторов, цитомегаловирус имеет сложную структуру (состоит из 1370 аминокислот и шести доменов) и по этому показателю может служить противоположностью бактериофагу HK97. Последний также несет большой объем генетической информации, которая, однако, стабилизируется простым MCP из 282 аминокислот. Визуализация патогена может помочь в разработке вакцин против ВИЧ.

Статья опубликована в журнале Science.

Ранее международной группе биологов с помощью микроскопии плоскостного освещения удалось получить наиболее детальную трехмерную модель Т-лимфоцитов.